Konstruktion av MC-släp

(1)

K

ONSTRUKTION AV

MCS

LÄP

E

XAMENSARBETE

P

RODUKTUTVECKLING

30 HP

D‐

NIVÅ

C

IVILINGENJÖRSPROGRAMMET

I

NNOVATION OCH PRODUKTDESIGN

UTFÖRT AV: ROBIN HELLSING & ROBIN JARL RAPPORTKOD: IDPPOPEXD:08:24 UPPDRAGSGIVARE: NYZELLS METALL GJUTERI AB HANDLEDARE (FÖRETAG): AULIS HAKALA HANDLEDARE (HÖGSKOLA): GÖRAN SVENSSON EXAMINATOR: ROLF LÖVGREN

(2)

Sammanfattning

Denna rapport beskriver ett projekt där målet är att skapa konstruktionsunderlag för en prototyp av ett MC‐Släp, en släpvagn som dras av en motorcykel. Prototypen skulle testas med avseende på hållfasthet genom datorsimulering. Prototypen skulle också kunna användas för utställningsändamål.

Projektet fortlöpte i huvudsak under höstterminen 2008 och är ett examensarbete för Civilingenjör inom Produktutveckling på Mälardalens Högskola. Uppdragsgivaren Nyzells MetallGjuteri AB hade en idé om ett egentillverkat MC‐släp som med smart uppbyggnad kan kombineras i många variationer och på så sätt ha en konkurrensfördel på marknaden. Deras kompetens inom aluminiumgjutning gjorde att de valde att släpet till stora delar skulle gjutas i aluminium, något som är unikt för denna slags produkt. Då gjutningen sker med sandgjutning så finns stora möjligheter att anpassa varje släp och göra dessa unika utifrån specifika kundönskemål.

Projektets mål att skapa ett konstruktionsunderlag för en prototyp, styrdes av ett antal krav från uppdragsgivaren, men även från Vägverkets författningar. Krav på funktionalitet och viss utformning ställdes av uppdragsgivaren, därtill kom krav på storlek och vikt ställda av Vägverket.

Direktiven var att ta fram konstruktionsunderlag för två olika varianter av släp, både ett vanligt tvåhjuligt släp och ett mer ovanligt enhjuligt släp. Det enhjuliga släpet kan med en fast koppling till motorcykeln framföras i frifart, endast begränsad av hastighetsbegränsningen som gäller. Till dessa varianter skulle två olika stilar på kåpor tas fram, en som passar glidarmotorcyklar och en som passar touringmotorcyklar. Till dessa kåpor skulle även matchande skärmar tas fram. Hjulupphängningen skulle vara av enkel typ och endast fjädrade med gummikuddar. Detta för att hålla nere kostnaden och antalet delar i konstruktionen. Det finns inga krav från någon myndighet att släp skall vara fjädrade.

Ett antal koncept togs fram av helhetsstilen för släpet och därefter valdes det bästa konceptet. Konceptet delades upp i ett antal olika delsystem och till varje delsystem togs ett grundkoncept fram på en eller flera lösningar. Dessa koncept utvecklades till färdiga delsystem. Därefter specificerades delsystemen och en konstruktionsplan gjordes. Därefter fick varje del en översikt på detaljnivå och alla mått och toleranser sattes när delarna ritades från grunden i SolidWorks.

Resultat blev en välbyggd prototyp som fungerar väl som utställningsföremål för att visa upp hur slutprodukten kommer att se ut och vara uppbyggd. Uppdragsgivaren uppskattade resultatet väldigt mycket.

Analysen visar att alla delar uppfyller de krav och målvärden som fanns, inom rimliga gränser och målet för projektet kan anses uppnått.

Slutsatsen var att arbetet gick bra, då projektet uppnådde sitt mål. Dock måste det poängteras till uppdragsgivaren att tester av prototypen är mycket viktiga och det finns saker uppdragsgivaren måste se över innan en produktion kan starta.

(3)

Förord

Tack Aulis och Anders på Nyzells Metallgjuteri AB för produktidén, handledningen och all er kunskap. Tack Göran Svensson och Rolf Lövgren på Mälardalens Högskola för handledningen.

(4)

Ordlista

Bottenplatta Det underrede på släpet som håller uppe konstruktionen.

Brainstorming En arbetsmetod där man utan kritik försöker få fram så många idéer som möjligt CAD Computed Aided Design. Ett datorverktyg för att skapa konstruktionsunderlag. Glidare En stil på motorcyklar som syftar till avspänd körställning och lugn körning.

Datorsimulering En teoretisk modell av verkligheten med många parametrar som beräknas av datorkraft. FEM Finita Elementmetoden. En numerisk metod för att beräkna hållfastheten i komplexa

system. Funktionsanalys Ett verktyg för att identifiera produktens huvudsakliga funktioner och syfte. Gjuteri Anläggning för framställning av gjutgods. Gjutning Metod för att formge material genom att i smält tillstånd hälla materialet i en form för att sedan stelna. Hållfasthet Förmåga hos material och konstruktioner att tåla påfrestningar. Koncept Ett utkast eller en idé i form av skisser. Konstruktionsunderlag Ritningar på alla ingående detaljer samt ett artikelregister över standardkomponenter. Kravspecifikation En lista med krav som skall uppfyllas av produkten. MC‐Släp En släpvagn som dras av en motorcykel.

Metallegeringar Ett material med metalliska egenskaper vilket består av två eller flera grundämnen. Består oftast av en basmetall dit övriga material tillsätts för att förändra egenskaperna hos baskomponenten.

Modellform En modell byggd för att kunna formge produkten vid gjutning.

Nollserie Den första serien som tillverkas, med ändamålet att testa produktionstekniken och utvärdera produkten innan första leveransen till kund.

Produktutveckling Metod för att utveckla produkter på ett systematiskt sätt.

Prototyp Försöksmodell som är riktig i funktion, konstruktion och/eller utseende men inte i tillverkningsmetod.

QFD Quality Function Deployment. En metod för att utifrån kundens krav få fram viktiga egenskaper att prioritera.

Släppvinkel En vinkel på 1‐2 ° som läggs till vertikalt plana ytor för att gjutmodellen ska kunna tas ur sin form.

Tolerans Avvikning från måttsättning. Kan användas till att i tillverkningen styra så att delar passar ihop med rätt grepp eller glapp.

Touring En stil på motorcyklar som syftar på en sportigare stil för långa turer.

(5)

Innehåll

1. BAKGRUND ... 7 2. SYFTE OCH MÅL ... 7 3. DIREKTIV ... 8 4. PROBLEMFORMULERING ... 8 5. PROJEKTAVGRÄNSNINGAR ... 9 6. TEORETISK BAKGRUND OCH LÖSNINGSMETODER ... 9 6.1 PROCESSEN ... 9 6.1.1 Fas 0 – Planering ... 9 6.1.2 Fas 1 – Konceptutveckling ... 10 6.1.3 Fas 2 – Utveckling på systemnivå ... 10 6.1.4 Fas 3 – Utveckling på detaljnivå ... 10 6.1.5 Fas 4 – Testning och förfining ... 10 6.1.6 Fas 5 – Uppstart av produktion ... 11 6.1.7 Mjuka och hårda processer ... 11 6.1.8 Flödesschema ... 12 6.2 VERKTYG ... 12 6.2.1 Funktionsanalys ... 12 6.2.2 QFD ... 13 6.2.3 Kravspecifikation ... 13 6.2.4 Konceptgenerering ... 13 6.2.5 Val av koncept ... 13 6.2.7 SolidWorks med CosmosWorks ... 14 7. TILLÄMPAD LÖSNINGSMETODIK ... 14 7.1 FAS 0 – PLANERING ... 14 7.2 FAS 1 ‐ KONCEPTUTVECKLING ... 14 7.2.1 Kundundersökning ... 15 7.2.1 Målgruppsdefinition ... 15 7.2.2 Problemförståelse ... 17 7.2.3 Konkurrentanalys ... 18 7.2.6 Konceptgenerering och värdering ... 22 7.3 FAS 3 ‐ UTVECKLING PÅ SYSTEMNIVÅ ... 31 7.3.1 Definiering av delsystem dess delar och konstruktionsplan ... 32 7.3.2 Hjulupphängning tvåhjuligt ... 32 7.3.3 Hjulupphängning enhjuligt ... 33 7.3.4 Bottenplatta och Kåpa ... 33 7.3.5 Hjul ... 34 7.3.6 Skärmar ... 34 7.3.7 Dragstång och koppling ... 35 7.4 FAS 4‐ UTVECKLING PÅ DETALJNIVÅ ... 36 7.4.1 Hjulupphängning ... 36 7.4.2 Bottenplatta och kåpa ... 45 7.4.4 Hjul ... 49

(6)

7.4.5 Skärmar ... 53 7.4.6 Dragstång ... 53 7.4.8 Koppling ... 54 8. RESULTAT ... 55 8.1 HJULUPPHÄNGNING ... 56 8.1.1 Tvåhjulig hjulupphängning ... 56 8.1.2 Enhjulig hjulupphängning ... 57 8.2 BOTTENPLATTA OCH KÅPA ... 57 8.2.1 Bottenplatta ... 57 8.2.2 Kåpa ... 59 8.3 SKÄRMAR ... 59 8.4 DRAGSTÅNG OCH KOPPLING ... 60 9. ANALYS ... 61 9.1 HJULUPPHÄNGNING ... 61 9.2 BOTTENPLATTA OCH KÅPA ... 63 9.2.1 Bottenplatta ... 63 9.2.2 Kåpa ... 64 9.3 SKÄRMAR ... 64 9.4 DRAGSTÅNG OCH KOPPLING ... 64 10. SLUTSATSER OCH REKOMMENDATIONER ... 65 10.1 SLUTSATSER ... 65 10.2 REKOMMENDATIONER TILL NMG AB ... 65 11. REFERENSER ... 66 11.1 BÖCKER ... 66 11.2 ELEKTRONISKA PUBLIKATIONER ... 66 11.3 WEBBPLATSER ... 66 12. BILAGOR ... 67 Bilagor: 1. Sammanfattning av direktiv från Vägverket 2. Kravspecifikation 3. Mötesprotokoll 4. QFD 5. Pughs matris ‐ helhetskoncept 6. Principskiss på hjulupphängning 7. Undersökning av krafter på hjulaxel för dimensionering av hjulupphängning 8. Labbrapport gummifjädring 9. Val av hjullager 10. Sammanställningsritning 11. Ingående artiklar tvåhjuligt släp 12. Ingående artiklar enhjuligt släp

(7)

1. Bakgrund

Nyzells Metallgjuteri AB är ett lokalt gjuteri med anor från 1946 i Eskilstuna som sand‐ och kokillgjuter i olika metallegeringar såsom aluminium‐ och kopparlegeringar.

Handledaren på högskolan hade tidigare haft kontakt med företaget Nyzells MetallGjuteri AB (NMG AB) gällande arbete med gjutning i aluminium. Företaget hade en idé, en utveckling av ett MC‐släp för egen produktion. Detta utvecklingsprojekt öppnade upp för en möjlighet till ett examensarbete inom produktutveckling och konstruktion.

Företaget ville ha hjälp med att ta fram konstruktionsunderlag för att kunna tillverka en prototyp av MC‐släpet med den egna befintliga utrustningen på gjuteriet. De behövde hjälp med att modellera prototypen i datormiljö samt genomföra hållfasthetsberäkningar och kontroll av att släpet skulle vara godkänt för svenska vägar. Detta projekt är viktigt för företaget då de satsar mycket pengar på projektet för att kunna utveckla företaget genom att tillverka egna produkter.

Vi antog uppdraget att utveckla prototypen som ett examensarbete för Civilingenjör inom Produktutveckling, inom vår utbildning Innovation och Produktdesign på Mälardalens Högskola. Vi arbetade främst under höstterminen 2008 med att ta fram olika koncept och i slutänden ta fram ett konstruktionsunderlag som sedan företaget kunde använda för att bygga en prototyp.

2. Syfte och Mål

Syftet med projektet är att i enlighet med den teoretiska bakgrund inom produktutveckling, som vi tidigare i utbildningen inhämtat kunskap om, kunna genomföra ett produktutvecklingsprojekt. Detta projekt ingår som en del av vår utbildning, i form av ett examensarbete.

Ett digitalt konstruktionsunderlag för en prototyp av ett MC‐släp skall tas fram. Detta konstruktionsunderlag skall vara testat med avseende på hållfasthet genom datorsimulering innan tillverkning av prototyp. Denna prototyp skall kunna testas med avseende på dynamisk verklig hållfasthet under kontrollerade former, för att säkerställa hållfastheten. Prototypen skall även kunna användas vid utställningar såsom t.ex. mässor.

(8)

3. Direktiv

En prototyp till ett MC‐släp i olika varianter skall konstrueras i samråd med företaget och därefter skall konstruktionsunderlaget överlämnas i företagets ägo i digital form.

MC‐Släpet skall, med så få antal modellformar tillverkade som möjligt, kunna varieras till att kunna vara enhjuligt respektive tvåhjuligt. En bottenplatta med dragstång skall tas fram och skall kunna användas i flertal modeller. Två modeller av kåpor med tillhörande stänkskärmar skall tas fram, de kallas Custom samt Adventure. Släpet skall uppfylla direktiv från Vägverket (se sammanfattning i Bilaga 1)för att få användas på vägar i Sverige.

Custom skall passa glidarmotorcyklar och vara tuffa och strömlinjeformade i design och uttryck. Adventure skall passa alla sorters motorcyklar men skall ge uttryck för att vara funktionellt och praktiskt, för användning vid t.ex. camping. Prototypen skall hållfasthetstestas analytiskt med datorstöd för att påvisa att konstruktionen uppfyller kravspecifikationerna. Förslag på leverantörer till de delar som företaget själva inte kan tillverka skall tas fram och en artikellista skall skapas där de ingående artiklarna specificeras. Ingen budget finns tillgänglig vad gäller utvecklingen av konstruktionen.

4. Problemformulering

Utifrån en kravspecifikation (se Bilaga 2) som arbetats fram av företaget tillsammans med oss fanns det vissa krav som prototypen skulle uppfylla. Dessa krav tillsammans med direktiven ovan bildar vår problemformulering.

Uppgiften är att skapa en prototyp av ett MC‐släp som uppfyller dessa krav (ett utdrag av kravspecifikationen): Tabell 1 Sammanfattning av krav på MC‐släp Vikt (färdig produkt) max 60 kg Bredd (totalt) max 1250 mm Bredd (bottenplatta) 800mm Längd på dragstång (synlig del) 1000mm Längd (bottenplatta) 1200mm Höjd (totalt) 800mm Markfrigång 200mm Lastkapacitet (vikt) 90kg

(9)

Material • Chassi • Dragstång • Axlar • Fjädring Aluminium (legering 4253) Aluminium Stål Gummi

5. Projektavgränsningar

Tiden som fanns till förfogande var 20 veckor heltidsarbete under höstterminen 2008 som är planerade för examensarbete, samt tiden fram till presentation där extra arbete har kunnat utföras utanför studietid. Projektet begränsades till att inte detaljstudera släpets inredning (t.ex. mattor och väskor). Inte heller skall arbete med specifikt gjutteknisk detaljering genomföras (från datormodell till gjutmodell). Arbetet skall resultera i ett digitalt konstruktionsunderlag för en prototyp som endast skall användas för funktionstest samt utställningsändamål.

6. Teoretisk bakgrund och lösningsmetoder

Vi valde att använda oss av den generella modell av en produktutvecklingsprocess som beskrivs i boken Product Design and Development (Ulrich, Karl T. och Eppinger, Steven D., 2008) samt produktutvecklingsverktyg från boken Mechanical Design Process (Ullman, David G., 2002).

Då arbetet går ut på att ta fram en produkt från idé till prototyp ansåg vi att denna litteratur var lämplig att använda för att säkra kvaliteten på vårt arbete och den slutliga prototypen. Böckerna har ingått som kurslitteratur tidigare i utbildning och därför var den produktutvecklings‐process och de verktyg som beskrivs naturliga för oss att använda.

6.1 Processen

Den modell som Ulrich och Eppinger presenterar delas upp i sex olika faser från planering till uppstart av produktion. Här nedan följer en beskrivning av varje fas och vad dessa innebär. 6.1.1 Fas 0 – Planering Ulrich och Eppinger refererar till denna fas som fas 0 eftersom den, på ett företag, föregår projektets godkännande och starten av själva produktutvecklingsarbetet. I denna fas planeras strategin inför det kommande projektet och man undersöker bl.a. marknaden. Denna fas skall utmynna i en projektdefinition som skall specificera marknaden för produkten, affärsmål, antaganden och avgränsningar. Även en identifiering av vilka leverantörer och tekniker som finns att tillgå skall genomföras, för att se vad som behövs utvecklas inom projektet. Även en genomgång av produktionsmetoder och vilka restriktioner som finns i och med den valda metoden.

(10)

Denna fas är viktig vid framtagandet av en produkt eftersom informationen är direkt styrande för arbetet. En stor del av planeringsfasen hade dock redan gjorts av uppdragsgivaren.

6.1.2 Fas 1 – Konceptutveckling

I denna fas identifieras målmarknadens behov, alternativa produktkoncept genereras och utvärderas och ett eller flera koncept väljs för fortsatt utveckling och testning. Man bör även granska konkurrerande produkter.

För att kunna utveckla en konkurrenskraftig produkt är det viktigt att hålla koll på vad marknaden efterfrågar samt sina konkurrenter och de produkter de erbjuder. Detta gör denna fas mycket intressant för vårt projekt.

6.1.3 Fas 2 – Utveckling på systemnivå

Här delas produkten upp i delsystem och dessa definieras i en konstruktionsplan. Denna slutgiltiga sammanställning definieras för att underlätta utveckling av de ingående delsystemen och komponenterna fristående.

En utveckling på systemnivå är högst användbart i detta projekt då projektet innehåller flera delsystem och har många ingående komponenter. Detta underlättar vid arbete med flera delsystem som skall samverka. Att först specificera hur systemet skall fungera är då mycket viktigt för att tillåta utveckling av olika delar parallellt.

6.1.4 Fas 3 – Utveckling på detaljnivå

I denna fas specificeras geometri, material och toleranser och alla standardkomponenter som skall köpas in identifieras. Denna fas skall utmynna i konstruktionsunderlaget för produkten.

Denna fas är mycket viktig i detta projekt eftersom målet med projektet är att leverera just ett konstruktionsunderlag, alltså blev vi tvungna att ägna mer tid åt denna fas för att säkerställa kvaliteten på alla de enskilda delarna och att dessa fungerar tillsammans. Mått, toleranser och släppvinklar är viktigt att tänka på vid konstruktion av något som skall gjutas.

6.1.5 Fas 4 – Testning och förfining

För att säkerställa kvaliteten skapas prototyper och simuleringar. Prototyper eller s.k. nollserier ska testas och utvärderas så att ändringar ska kunna göras om det behövs. Prototyperna kan, om det behövs, skapas i flera steg. Dessa steg bruka benämnas Alfa och Beta versioner, där Alfa är tillverkad för att likna den slutliga produkten, med samma geometri, men där produktionsmetoden inte är densamma som man tänkt för den slutgiltiga versionen. Beta versionen är således en prototyp byggd av delar som är tillverkade med de tänkta produktionsmetoderna.

(11)

Testning av prototyper är mycket viktigt för att säkerställa kvalitet och säkerhetsnormer, därför är denna fas en viktig del i projektets slutarbete, dock kunde denna fas inte genomföras till fullo inom projektets tidsrymd.

6.1.6 Fas 5 – Uppstart av produktion

I denna fas skapas en nollserie för att testa produktionen och monteringen inför säljstarten. De produkter som blir tillverkade i denna fas bör levereras till kunder som vet att det är tidiga exemplar och helst kunder som kan testa produkten. Denna fas är viktig för produktutvecklingen, men inte så viktig för vårt arbete då vi begränsat oss till att leverera konstruktionsunderlag för en prototyp. Denna fas ingår inte i projektet. 6.1.7 Mjuka och hårda processer Vidare så har vi enligt boken Organisering av Projekt (Marmgren & Ragnarsson, 2005) gjort skillnad på hårda och mjuka processer. Dessa definieras som så: Hårda Processer –

”En kedja av steg, aktiviteter eller händelser som är möjlig att beräkna, beskriva och förutse.” (Marmgren & Ragnarsson, 2005)

Mjuka Processer –

”Mjuka processer är annorlunda. Mjuka processer innebär alltid ett mått av osäkerhet. Det betyder att de också har inslag av ett kreativt skapande. I mjuka processer skapas planen efter hand. Det finns en startpunkt och ett mål eller syfte, men målet är ofta uttryckt som ett önskat tillstånd eller funktion snarare än en väldefinierad ”specifikation”.” (Marmgren & Ragnarsson, 2005)

(12)

6.1.8 Flödesschema För att göra arbetsprocessen mer överskådlig skapades ett flödesschema för att illustrera den visuellt. Detta flödesschema kan ses här nedan i Figur 1.

Figur 1 – PU‐Process

6.2 Verktyg

Verktygen som Ullman (Ullman, 2003) presenterar är alla högst relevanta inom produktutveckling. Vi valde ut ett par stycken som vi kände kunde hjälpa oss i processens olika faser. 6.2.1 Funktionsanalys Funktionsanalysen är ett mycket bra verktyg att använda sig av för att förstå problemet. Fördelen med funktionsanalysen är att den renodlar produkten i fråga så att man enkelt kan se vad som är syftet med produkten, vilken huvudfunktion som egentligen ska uppfyllas och vilka delfunktioner som krävs. Genom att lista vad produkten skall göra och inte hur, så frigör man sig från färdiga tekniska lösningar. Detta underlättar för kreativiteten under kommande faser.

(13)

6.2.2 QFD

QFD är ett bra verktyg för att ta reda på vilka egenskaper som är viktiga för produkten. Egenskaperna ska sedan få målvärden som man vill ska uppfyllas i slutändan, detta ger en bra grund till Kravspecifikationen. Fördelen med QFD är att man får in marknadskraven och sätter dessa i samband med de olika egenskaperna och kan på så sätt se vilka egenskaper som är viktigast. QFD:n är ett kraftfullt verktyg som hjälper till att förstå problemet. 6.2.3 Kravspecifikation En kravspecifikation tas fram för att detaljerat beskriva vilka krav som skall uppfyllas av den slutgiltiga produkten. Detta verktyg är viktigt för att kunna styra olika egenskaper mot ett bestämt mål. För att sätta målvärden i kravspecifikationen kan man ta in data man får ut från QFD:n. 6.2.4 Brainstorming

En viktig del i utvecklingsarbetet är att skapa koncept, detta för att kunna se olika sätt att lösa problemet. Man vill ha ett stort urval för att kunna välja ut det bästa alternativet.

Brainstorming är ett av de bättre verktygen för att kreativt och lätt kunna få ut så många idéer som möjligt på kort tid. Här tycker vi att det är bäst om man först låter alla sätta sig in i problemdefinitionen och funktionsanalysen så att man vet vad som ska lösas, annars är det lätt att spåra ur. Därefter kan man låta var och en sitta och skissa och komma på idéer individuellt och sedan presentera sina idéer för resten av gruppen. Sedan kan man fortsätta spinna vidare på varandras idéer och till slut har man ett stort urval av välutvecklade idéer. 6.2.5 Pughs matris För att man ska kunna få ut det bästa konceptet bör man använda sig av ett analytiskt verktyg för att stödja valet av det slutgiltiga konceptet. Ett av de mest kända verktygen är Pughs matris. Med Pughs matris måste man se till att koncepten blir lika bedömda och inget blir favoriserat, detta kan åstadkommas genom att man har en tredjepart som ser över bedömningen av de olika koncepten. Genom att vikta de olika egenskaper som ska bedömas får man en mer rättvis bild och det koncept som bäst uppfyller dessa bör vinna. En referens utses och de andra koncepten värderas gentemot detta.

(14)

6.2.7 SolidWorks med CosmosWorks

SolidWorks är en CAD‐applikation (Computer Aided Design) till PC som används för att utifrån enkla modelleringsfunktioner skapa avancerade objekt (delar) i en 3D‐miljö och sättas samman till sammanställningar. Dessa objekt kan sedan genom tillägget CosmosWorks testas med avseende på hållfasthet. Genom att simulera krafter och sedan beräkna hållfastheten enligt FEM (Finita Element Metoden) kan delarna hållfasthet verifieras.

7. Tillämpad lösningsmetodik

För att lösa uppgiften beslutade vi oss för att följa de faser som presenteras i boken Product Design and Development (Ulrich, Karl T. och Eppinger, Steven D., 2008), se kapitel 6 för en sammanfattning. Utöver denna arbetsmetod har även konstruktionsmöten hållits med uppdragsgivaren, se Bilaga 3. Fas 1, 2 och 3 är de delar som ingått till störst del i projektet.

7.1 Fas 0 – Planering

När vårt projekt började hade uppdragsgivarna på företaget genomfört de steg som ingår i denna fas. En marknadsundersökning hade gjorts för att se vilka marknadstillfällen som fanns och hur många produkter som förväntas kunna tillverkas och säljas. De hade även sett över vilka tillverkningsmetoder som fanns att tillgå och vilka restriktioner som fanns. Uppdragsgivaren hade också skaffat sig en överblick på vilka tekniker och leverantörer som fanns att tillgå.

7.2 Fas 1 Konceptutveckling

Vårt projekt började med att vi, i enlighet med teorin i Product Design and Development (Karl T. Ulrich och Steven D. Eppinger, 2008) enligt Fas 0, började undersöka marknaden och andra tillverkare inom samma bransch. Denna undersökning hade uppdragsgivaren redan gjort, men vi ville bilda oss en egen uppfattning om hur läget såg ut på marknaden för en sådan produkt, speciellt då uppdragsgivarens undersökning ej dokumenterats utan förmedlats till oss muntligt.

Vi kom fram till att möjligheten att sälja dessa släp är väldigt stor då det egentligen inte finns någon svensk tillverkare att konkurrera med och att de importerade släpen innebär en onödig merkostnad för kunden. En stor fördel med företagets framtida idé om att kunna erbjuda skräddarsydda lösningar är att ingen av konkurrenterna erbjuder detta. Möjligheten att skräddarsy sitt släp efter tycke och smak bör även kunna vinna många köpare bland de som annars skulle byggt sitt släp själva. Ett släp helt gjutet i aluminium är dessutom, så vitt vi vet, helt unikt.

(15)

7.2.1 Kundundersökning

Uppdragsgivarna på företaget är själva användare. De är dessutom aktiva i en motorcykelklubb där de övriga medlemmarna har utsetts till fokusgrupp i vilken uppdragsgivarna själva gjort en undersökning för att identifiera slutkundens behov och önskemål. Hur denna undersökning genomfördes fick vi aldrig veta i detalj. Resultatet av denna undersökning har sammanfattats i punktform. 1. Anpassningsbar (Form på box och stänkskärmar, val av utsmyckningar, färg och lack, etc. skall kunna anpassas efter kundens tycke och smak.) 2. Fri fart (Släpet skall kunna framföras i alla de hastigheter som tillåts på svensk väg.) 3. Uppföra sig lugnt och medgörligt på svensk väg. 4. Eliminera stötar från gupp och ojämnheter. 5. Hålla länge. 6. Lång tid mellan underhåll. 7. Tåla svensk väderlek under motorcykelsäsongen (gäller även packningen). 8. Lätt att underhålla. 9. Kort leveranstid. 10. Särskilja sig från andra släp. 11. Lätt att lasta. 7.2.1 Målgruppsdefinition Användaren • Medel – till höginkomsttagare • Långfärdsåkare • Ålder över 35 år • Mogna • Bekväma • Noga med stil, kvalitet och skick på produkten • Kör glidar‐ eller touringmotorcyklar Körsätt • Målgruppen förväntas ha en mogen och medveten körstil. Användningsförhållanden • Klimat: Vår till och med sen höst. Snö och isfritt, milda till varma förhållanden. Regn är en faktor som måste beaktas även om man av uppenbara skäl inte gärna kör motorcykel i regn. • Vägtyper (fördelning) 50% Motorväg. Jämnt underlag, liten risk för kritiska gupp. 40% Landsväg. Jämnt till måttligt ojämnt underlag, förhöjd risk för kritiska gupp. 10% Grusväg. Ojämnt underlag, hög risk.

(16)

Stilar

• Glidare

Det mest kända märket inom denna kategori motorcyklar är Harley‐Davidson. Motorcyklar inom denna kategori har förhållandevis låga fartegenskaper mycket på grund av sin vikt och korta fjädringsväg. Denna typ av motorcykel lämpar sig inte väl för svenska grusvägar även om sådan framfart medges. Den låga markfrigången, placering av fotpinnar och reglage gör det också svårt att ”luta” motorcykeln vid skarp kurvtagning varför detta måste ske i måttlig hastighet.

Utseendemässiga kännetecken för glidare är den droppformade tanken och ett formspråk som trots moderna inslag fortfarande har mycket tydliga influenser från första halvan av 1900‐talet. Detaljer och utsmyckningar är ofta kromade. Figur 2 ‐ Harley‐Davidson Road King Classic • Touring Denna kategori motorcyklar är byggda för långa färder. Markfrigången är i regel högre än hos glidare och fjädringsvägen längre. Detta medger högre hastigheter vid kurvtagning och på sämre underlag. Figur 3 ‐ Honda NT700VA

Gemensamt för båda kategorier tror vi är mentaliteten hos föraren. I samband med det att ett släp används är med stor sannolikhet även motorcykeln tungt lastad och troligen så sitter en passagerare bakpå. Till följd av detta är det rimligt att anta att föraren anpassar sin körstil till en något lugnare nivå. På grus och dåliga vägar förväntas föraren likväl anpassa sin hastighet efter det gällande väglaget.

(17)

7.2.2 Problemförståelse

För att öka förståelsen för problemet och på ett analytiskt sätt åskådliggöra de viktigaste funktionerna och egenskaperna användes ett antal PU‐verktyg. Resultaten av dessa har sedan sammanställts i en kravspecifikation.

Funktionsanalys

För att förstå produkten och dess funktioner gjordes en funktionsanalys, se Figur 4. Vi kom fram till att huvudfunktionen var att transportera gods och detta är således något vi borde prioritera i våra koncept.

Figur 4 ‐ Funktionsanalys

QFD

Utifrån kundbehoven och de funktioner som funktionsanalysen fokuserade på sammanställdes en QFD, se Bilaga 4. Slutsatsen vi kan dra av QFD:n är att variation och möjlighet att anpassa varje släp efter kundens tycke och smak med så få gjutformar som möjligt är de viktigaste egenskaperna.

Kravspecifikation

Utifrån QFD:n, se Bilaga 4, och Vägverkets direktiv för motorcykelsläp, se Bilaga 1, samt de krav som uppdragsgivaren ställt, kunde en kravspecifikation arbetas fram med tekniska specifikationer och målvärden, se Bilaga 2. Transportera gods Behålla gods Äga bottenplatta Vara stadig Tåla vikt Erbjuda lastutrymme Erbjuda verktygsutrymme Äga kåpa Vara öppningsbar Motstå läckage Bli draget Äga Hjulupphängning Utjämna stötar Rulla lätt Erbjuda dragmöjlighet

(18)

7.2.3 Konkurrentanalys

Inledningsvis gjordes en undersökning för att se vilka konkurrenter som i huvudsak agerar på den svenska marknaden. Undersökningen gjordes utifrån kundönskemålen som listas ovan. Konkurrentanalysen och kundönskemålen blev sedan grunden för den QFD som vi använt (se Bilaga 4). De tillverkare vi hittade var Erdé (en fransk tillverkare som importeras till Sverige), Stema (en norsk tillverkare som kan importeras till Sverige) samt några skickligt gjorda hemmabyggen. Stema Stema är en norsk tillverkare som vänder sig till ägare av Glidarmotorcyklar. (Stema, 2009) Figur 5 ‐ Stema

Lådans väggar, locket och skärmarna är gjorda i glasfiberkomposit. Botten är en plywoodskiva. Locket är ledat i främre änden och dämpat med gasfjädrar. Insidan är lackerad och botten är klädd med filt. Lastvolymen anges vara 440 liter. Lastutrymmet är belyst. Chassit är gjort i bockad stålplåt och skruvas ihop med lådan. Fälgarna är fyrbultars 13‐tumshjul av biltyp. Chassit är, förutom däcken, helt ofjädrat i vertikal riktning. El dras via kabel på chassits undersida till belysningen i den bakre änden. Kabeln skyddas av ett aluminiumrör.

(19)

Dragstången är tillverkad i bockat rörstål. Kulhandsken är fjädrad i dragstången för att minska/förhindra stötar som överförs till dragfordonet. Denna fjädrande lösning medför också att kulhandsken kan roteras axiellt kring dragstången 360 grader för att underlätta kurvtagning och förhindra skador på kulkopplingen om motorcykeln skulle välta. På dragstången finns också ett stöd att använda när släpet ej är påhängt ett dragfordon.

Färgschemat kan kunden välja själv. Detaljer och utsmyckningar är i regel kromat stål med undantag för den bakre stötfångaren som är blankpolerad aluminium.

Elsystemet är på 12V. Belysning och reflexer anpassas efter kundens önskemål och lokala lagar och regler. Kundönskemål Kommentar 1. Anpassningsbarhet Förutom ytlig kosmetika erbjuder denna produkt inga möjligheter för kunden att påverka form och utseende 2. Fri fart Nej, tvåhjuliga släp medger ej detta. 3. Uppföra sig lugnt och medgörligt på svensk väg. Avståndet mellan hjulen samt att kulkopplingshandsken är roterbar bör göra släpet stadigt och medgörligt. Avsaknad av hjulfjädring kan dock få släpet att vibrera i en obehagligt hög frekvens. 4. Eliminera stötar från gupp och ojämnheter. Släpet saknar fjädring i vertikalled men är fjädrat i färdriktningen. Stötarna som överförs till motorcykeln bör därför vara små. 5. Hålla länge. Det som kanske mest talar emot Stema‐släpet är att bottnen är gjord av trä. När stänk och smuts nött igenom lacken kommer bottnen att gå sönder fort. 6. Lång tid mellan underhåll. Ja, släpet har få slitdelar. 7. Tåla svensk väderlek under motorcykelsäsongen Återigen är vi tveksamma till trä som bottenmaterial. Fukt och väta kan komma att bli ett allvarligt problem. 8. Lätt att underhålla. Ja, men många smådetaljer och utformningen på luckan kan göra det svårt att komma åt. 9. Kort leveranstid. Ingen uppgift om leveranstid 10. Särskilja sig från andra släp. Stema‐släpet är snyggt. Problemet är att alla Stema‐ släp förutom smådetaljer ser likadana ut. 11. Lätt att lasta De höga kanterna kan göra det bökigt att få in väskor.

(20)

Erdé 102

Erdé är en fransk tillverkare av släpvagnar. Motorcykelägare är inte den målgrupp man vänder sig till i huvudsak men man erbjuder dock släp i många olika storlekar. De minsta släpen i produktserien har lämplig storlek för att kunna dras av en motorcykel. (Erdé, 2009)

Själva lastutrymmet (väggar och botten) är tillverkat pressad och bockad galvaniserad stålplåt. Hjulupphängning och chassi består av bockade stålprofiler. Hjulupphängningen är fjädrad med gummitorsionsfjädring. Hjulen är på 8 tum.

Erdé:s släpvagnar är att betrakta som arbetssläp att dras efter gräsklippare och andra mindre arbetsfordon för park och trädgårdsarbete. Det finns flera tillverkare som gör släp av den här typen, Erdé 102 får agera representant för dem alla. De plockar poäng på funktion och hållbarhet men är inte alls vackra att se på. Kundönskemål Kommentar 1. Anpassningsbarhet Minimal 2. Fri fart Nej, tvåhjuliga släp medger ej detta.

3. Uppföra sig lugnt och medgörligt på svensk väg. Hög tyngdpunkt och en fjädring anpassad för laster många gånger större än vad som är tillåtet för en motorcykel får oss att anta att vägegenskaperna inte är tillfredsställande.

4. Eliminera stötar från gupp och ojämnheter. Släpet är fjädrat men den är mycket hård. Hjulen är dessutom små vilket gör släpet känsligare för ojämnheter.

5. Hålla länge. Konstruktionen är mycket robust och slittålig. Erdé‐

släpet håller antagligen längre än motorcykeln som drar det.

6. Lång tid mellan underhåll. Ja, släpet har få slitdelar.

7. Tåla svensk väderlek under motorcykelsäsongen Materialet kommer definitivt att klara all påverkan från miljön. Lastutrymmet saknar dock kåpa och sidorna är inte tätade i skarvarna. Packningen lär bli blöt i regnig väderlek.

8. Lätt att underhålla. Ja, högtryckstvätt så är det klart.

9. Kort leveranstid. Finns i lager hos diverse återförsäljare bara att hämta ut. 10. Särskilja sig från andra släp. Ser ut precis som ett bilsläp i miniatyr och är dessutom inte särskilt vackert. Dessa släp ”står ut” när de dras av en motorcykel, men ej på ett bra sätt. 11. Lätt att lasta Ja, mycket

(21)

Hemmafixaren

Ett populärt alternativ till att köpa ett färdigt släp är att köpa ett färdigt chassi med i princip allt som behövs förutom själva lastutrymmet, som man då tillverkar själv efter eget tycke och smak. Dessa hemmafixare är potentiella kunder och det gäller att försöka ta fram en lösning som kan vinna över dem. Vi har valt att se på dessa släp generellt, men vi har i vissa fall kollat på ett specifikt släp byggt av en hemmafixare vid namn Rolf G. Mer bilder på detta släp finns på Rolfs Hemsida (Rolf G, 2009). Mer information om hemmabyggda släp finns på Vulcan Rider Swedens ForumPortal (Vulcan Riders, 2009).

Dessa färdiga chassin finns i många olika varianter. Chassit på bilden till vänster brukar inom släpbyggarkretsar refereras till som ”Jula‐chassit” och finns att köpa på den svenska butikskedjan Jula. Detta är ett exempel på ett hemmabyggt släp som är baserat på axlar och hjulupphängning från ett färdigt chassi. (Rolf G, 2009) Kundönskemål Kommentar

1. Anpassningsbarhet Mycket god eftersom man bygger släpet själv efter

eget tycke.

2. Fri fart Nej, tvåhjuliga släp medger ej detta.

3. Uppföra sig lugnt och medgörligt på svensk väg. Svårt att säga eftersom inget släp blir det andra likt, men de färdiga chassin som finns att köpa förväntas ha goda vägegenskaper. 4. Eliminera stötar från gupp och ojämnheter. De flesta chassina har fjädring, men inte alla. 5. Hålla länge. Är i regel robust konstruerade. Prisfråga. 6. Lång tid mellan underhåll. Ja, chassina har i regel få slitdelar. 7. Tåla svensk väderlek under motorcykelsäsongen Chassina klarar detta, ja. 8. Lätt att underhålla. Ja 9. Kort leveranstid. Chassin går att få tag på snabbt, men att bygga resten tar tid.

10. Särskilja sig från andra släp. Chassina är snarlika, resten är upp till byggarens fantasi. Här finns det såklart stora möjligheter att verkligen hitta på något unikt.

(22)

Eftersom dessa släp byggs individuellt av olika personer är det svårt att förutse hur väl de kommer uppfylla de kundönskemål vi har. Det är upp till ”hemmafixaren” själv att uppfylla sina egna önskemål. I vår QFD (se Bilaga 4) har vi gjort så att de punkter som inte kan bedömas har automatiskt tilldelats 3 av 5 poäng i konkurrentjämförelsen. 7.2.6 Konceptgenerering och värdering Uppdragsgivaren ville tillverka så många egna detaljer som möjligt vilket gjorde att vi tog fram förslag på egna lösningar istället för att köpa in befintliga. Form

Det första vi gjorde var att ta oss an en generell formstudie. I samråd med uppdragsgivaren diskuterade vi vilken form släpet skulle ha. Vi kunde snabbt enas om en något återhållsam droppformad design.

(23)

Efter formstudien togs mer genomarbetade helhetskoncept fram. Än så länge handlade det mer om form än om detaljlösningar. 1. BMW R1200C I Fördelar • Designen uppskattades. Nackdelar • Komplexa former. • För svår att gjuta. 2. Concept 1000 Fördelar • Designen uppskattades. • Enkla former. • Lätt att gjuta. Nackdelar • ‐ 3. Concept 2000 Fördelar • Enkla former. Nackdelar • För svår att gjuta.

(24)

4. Goldwing 2008 I Fördelar • Passar bra med Goldwing. Nackdelar • För nischad. • Tråkig. 5. Goldwing 2008 II Fördelar • ‐ Nackdelar • Komplexa former. • För svår att gjuta. • Ful. 6. Goldwing 2008 III Fördelar • ‐ Nackdelar • Komplexa former. • För svår att gjuta. • Ful. 7. ST1300A I Fördelar • Designen uppskattades Nackdelar • Komplexa former. • För svår att gjuta.

(25)

Konceptvärdering ‐ Form

För att välja ett koncept använde vi oss av Pughs‐matris utifrån dessa värderingspunkter:

• Utseende – Denna värdering baserar sig på den respons konceptet fick när det visades för uppdragsgivaren.

• Producerbarhet – På denna punkt tog vi hänsyn till hur lätt släpet skulle vara att gjuta. Ju färre gjutformar och steg desto bättre.

• Anpassningsbarhet – Här bedöms hur lätt formen på släpet kan ändras genom inlägg i gjutmodellen för att kunna anpassa släpet efter olika stilar. Då uppdragsgivaren inte har en liknande produkt sen tidigare var vi tvungna att använda ett av våra egna koncept som referens. Till detta ändamål användes koncept 1. BMW R1200C I. Utvärderingsmatrisen kan ses i sin helhet i Bilaga 5. Vi kunde konstatera att koncept 2 ”Concept 1000” vann utvärderingen. Detta kändes bra eftersom detta koncept uppskattades mest av uppdragsgivaren och även var vår egen favorit. Bottenplatta

Bottenplattan som skapades utifrån det valda helhetskonceptet utvecklades genom att prova fram olika varianter och därefter utvärdera dessa tillsammans med uppdragsgivarna. Koncepten ritades i SolidWorks för att enklare kunna visa på former och proportioner. I början riktade vi in oss på att hålla in hjulen i släpet för att det ska se smalare och smidigare ut, se Figur 7. Därefter gjordes två koncept med mer annorlunda former, ett med originella inbyggda stänkskärmar, se Figur 8 och ett koncept större radier, som tillsammans med kåpan blir droppformad, se Fel! Hittar inte referenskälla.. Figur 8 ‐ Koncept med inbyggda skärmar _{Figur 9 ‐ Koncept med stora radier} Figur 7 ‐ Första ”skissen”

(26)

Därefter gick inriktningen mer mot enklare former och att låta skärmarna vara helt fristående delar. Ur detta skapades ett koncept som var en sammanslagning av koncepten i Figur 8 och Figur 9. Detta koncept, se Figur 10, var mycket uppskattat av uppdragsgivaren och det beslutades att detta koncept skulle utvecklas ytterligare.

För att förenkla gjutningen och modellbyggandet ville uppdragsgivaren att nästa koncept skulle vara mer rektangulärt och ha färre svepande former, dock skulle avrundningarna finnas kvar.

Vi arbetade fram ett koncept, se Figur 11, som även hade med ytterligare önskvärda detaljer, dragstångsutrymme samt plats för registreringsskylt. Dragstångsutrymmet behövs för att kunna ha en horisontell, rak dragstång, då dragstången ska vara ca 300mm över marken och bottenplattan endast ska vara ca 200mm över marken. Därför kommer dragstången placeras en bit upp i bottenplattan. Detta utrymme var tidigare inte med i koncepten då vi försökte hålla skisserna enkla. Återigen gjordes ett försök med att ha inbyggda skärmar för att släpet ska se smidigare ut. Detta ändrades ganska snabbt till ett koncept där man kunde gjuta in fästet för hjulupphängningen direkt in i bottenplattan, se Figur 12. Figur 11 ‐ Rektangulärt koncept Figur 12 – Med inbyggt fäste för hjulupphängning Figur 10 ‐ Sammansatt koncept

(27)

Konceptarbetet ledde fram till vad som blev en första revision av bottenplattan, som har mer realistiska mått och släppvinklar inritade.

Här hade dock det inbyggda fästet för hjulupphängning återigen blivit separat p.g.a. gjuttekniska svårigheter. Det slutgiltiga konceptet kan ses i Figur 13. Kåpa

Den första kåpan som skapades var en enkel kåpa av modellen Custom, se Figur 14, den skapades för att se hur formen ser ut tillsammans med motsvarande bottenplatta.

Stilen är väldigt kantig och stora plana ytor och konceptet ledde snabbt vidare till ytterligare utveckling. En mer droppformad och rundare form var mer önskvärt

I nästa steg så skapades mer genomarbetade koncept, denna gång både modellerna Custom och Adventure, se Figur 15 och Figur 16. Dessa koncept hade mer genomtänkta former än de föregående, något mer rundade. Dock kändes inget av koncepten som rätt väg att gå. Uppdragsgivarna vill att Custom skulle vara mer kurvigt och Adventure mer kantigt.

Figur 15 ‐ Custom, koncept steg 1 Figur 16 ‐ Adventure, koncept steg1

Detta ledde till några ytterst välarbetade koncept, se Figur 17 och Figur 18, som även visade på användning av färger i kombination med formen. De var mycket uppskattade av uppdragsgivarna och det kändes att utvecklingen av formen var på rätt väg. Dock var formerna lite för avancerade och enklare varianter av dessa koncept efterfrågades.

Figur 13 ‐ Slutgiltigt koncept

(28)

Figur 17 ‐ Custom, koncept steg 2 _{Figur 18 ‐ Adventure, koncept steg 2}

De enklare formerna var lättare att använda som grund, olika detaljer och stilar utöver grundformen kan sedan erbjudas till kunden som tillval. Därför skapades ett sista steg av koncepten. Dessa koncept, se Figur 19 och Figur 20, var helt rätt form enligt uppdragsgivarna. Dessa koncept blev sedan den första revisionen av släpets kåpor i de två modellerna.

Figur 19 ‐ Custom, koncept steg 3 Figur 20 ‐ Adventure, koncept steg 3

Skärmar

Skärmarna utvecklades sent, efter att koncepten på bottenplattan och kåpan gjorts klart. Första konceptet på skärmarna gjordes då som en enkel form som omslöt däcket med små marginaler, se Figur 21.

Denna skärm skulle inte fungera så bra i verkligheten då den för det första inte har så effektivt skydd mot just stänk och för det andra är svår att fästa så att den kan täcka däcket när däckets position varierar pga. fjädringen.

Figur 21 ‐ Koncept 1 av skärmen

(29)

Ett andra koncept arbetades fram, se Figur 22, detta koncept hade större marginaler, främst i fram och bakkant för att ha plats för infästningen mot bottenplattan.

Dessa koncept använder sig också mer av formen från respektive kåpa för att bättre passa formgivningen när släpet ses i helhet. Detta medför att skärmarna då måste finnas i de två olika modellerna Custom samt Adventure. Därefter skapades ett koncept som skulle passa med Adventure‐kåpan, se Figur 23, med samma uppbyggnad som kåpan, men med lite mer tydliga vinklar.

Redan de första versionerna av dessa koncept var de vi arbetade vidare på eftersom vi ansåg att de var precis vad vi ville ha. Hjulupphängning

Här tittade vi först på olika förslag om hur hjulupphängningen i princip skulle fungera. Dessa sammanfattades i enkla skisser. I ett tidigt stadium hade önskemål om reglerbar höjd lagts fram från uppdragsgivaren. Detta önskemål slopades dock till förmån för en mycket enklare lösning, både ur produktions‐ och konstruktionssynpunkt. Dessa principskisser finns sammanfattade och kommenterade i Bilaga 6. Processen med att ta fram principen för hjulupphängningen skulle i vårt fall kunna kallas för en mjuk process, såsom beskriven i teoridelen under rubriken 6.1.7 Mjuka och hårda processer.

När vi beslutat hur hjulupphängningen i stora drag skulle fungera började vi fokusera mer på själva utformningen. De styrande faktorerna var: • Så få komponenter som möjligt. • Så få gjutmodeller som möjligt. Figur 22 ‐ Koncept 2 av skärmen (modell Custom) Figur 23 ‐ Koncept 2 av skärmen (Adventure)

(30)

För att uppnå detta måste lösningen kunna använda samma komponenter för både tvåhjuliga och enhjuliga släp.

Utvecklingen av grovformen hos hjulupphängningens komponenter skedde i inkrementella steg där förslag visades för uppdragsgivaren och i samdialog togs förbättringar fram. Denna process upprepades tills båda parter var nöjda. Innan vi tog steget över till CAD gjordes enklare pappersskisser, se exempel i Figur 24. Figur 24 – Exempel på skiss av hjulupphängning

Som bilden i Figur 25 illustrerar tänkte vi först att hjulupphängningens fästen skulle gjutas med bottenplattan som ett och samma stycke. Detta hade inneburit färre delar, men ur efterbearbetningssynpunkt ansågs det inte som någon fördel eftersom bottenplattan på grund av sin storlek och vikt är otymplig att placera i en CNC‐fräs av den storlek som uppdragsgivaren äger.

(31)

För att tillverka en enhjulig variant skulle dessa fästen dessutom behöva flyttas på gjutmodellen för att inte få för långa länkarmar. Det var mycket svårt att få måtten att gå ihop.

Därför beslutade vi i nästa steg att gjuta fästena separat, Figur 26, och fästa dem mot bottenplattan med fasta förband i form av skruv och mutter.

Vidare togs en CAD modell av länkarmen fram, Figur 27.

7.3 Fas 3 Utveckling på systemnivå

Vi gick vidare från konceptstadiet genom att definiera och identifiera alla delsystem och delar samt göra en konstruktionsplan. Detta för att skapa en överblick av produkten, vilka delar som ingår och hur dessa skall sättas samman.

Konstruktionsplanen gjordes med skisser och sammansättningar av CAD‐modeller, s.k. sammanställningsritningar. Dessa ändrades såklart under arbetets gång, de som presenteras här är de som ligger närmast slutresultatet. Genom att arbeta med sammanställningsritningar istället för med varje enskild detalj för sig kunde man lätt se hur ändringar i en detalj påverkade helheten. Detta var ett gott stöd för utvecklingsprocessen eftersom alla delar ingår i delsystem och måste utvecklas med helheten i åtanke. Enligt önskemål från uppdragsgivare har fasta förband i form av standardskruv och mutter använts så mycket som möjligt. Detta har använts mellan alla delar om inte annat anges. Figur 25 ‐ Bottenplatta och fäste gjutna i ett stycke Figur 26 ‐ Fäste som enskild komponent Figur 27 ‐ En tidig länkarm

(32)

7.3.1 Definiering av delsystem dess delar och konstruktionsplan Här listas samtliga delsystem såsom vi definierat dem samt dess ingående komponenter. Skisser på hur delsystemen och delarna sitter ihop illustrerar vår plan. 7.3.2 Hjulupphängning tvåhjuligt Figur 28 ‐ Konstruktionsplan, Hjulupphängning tvåhjuligt 1. Hjulupphängning tvåhjuligt a) Fäste b) Sving c) Axel Fäste/Sving d) Hjulaxel tvåhjuligt e) Gummifjäder f) Glidbrickor På axel 1c kan inte skruv och mutter användas eftersom detta skulle innebära att fästet skulle nypa åt länkarmen och denna måste kunna rotera fritt. För att hålla denna axel på plats används därför saxsprintar.

(33)

7.3.3 Hjulupphängning enhjuligt Figur 29 ‐ Konstruktionsplan, Hjulupphängning enhjuligt 2. Hjulupphängning enhjuligt a) Hjulaxel enhjuligt b) Distanser 7.3.4 Bottenplatta och Kåpa Figur 30 ‐ Konstruktionsplan, botten och kåpa 3. Botten och Kåpa a) Botten b) Durk c) Kåpa d) Gångjärn

(34)

7.3.5 Hjul Figur 31 – Konstruktionsplan för Hjul 4. Hjul a) Fälg b) Lagerbussning c) Kullager d) Hjulmutter e) Däck f) Slang 7.3.6 Skärmar Figur 32 ‐ Konstruktionsplan, Skärmar 5. Skärmar a) Skärm b) Distanser

(35)

7.3.7 Dragstång och koppling Figur 33 ‐ Konstruktionsplan, dragstång och koppling 6. Dragstång och koppling a) Dragstång b) Koppling tvåhjuligt c) Koppling enhjuligt

(36)

7.4 Fas 4 Utveckling på detaljnivå

Den generella formen och hur delarna skulle sättas ihop fastslogs i föregående kapitel, i detta kapitel beskriver vi hur utvecklingen sedan skedde på detaljnivå. Det skall dock poängteras att även om det i detta kapitel kan verka som om delarna utvecklades var för sig så var så inte för fallet. Som nämnts tidigare är många av delarna, speciellt i hjulupphängningen, direkt beroende av varandra. Ändringar i en detalj medför i regel också ändringar i andra detaljer. Vi har försökt att illustrera dessa beroenden i figurer som presenteras under rubriken ”Beroenden” för varje delsystem. Detta schema över beroenden var ett gott stöd då när en ändring skedde så behövde man bara gå uppåt i trädet för att se vilka delar som påverkades och vice versa. Om utvecklingen i denna fas kan också nämnas att all utveckling skett med CosmosWorks som stöd. Mått och ändringar har hela tiden testats under arbetets gång för att säkerställa att delarna håller. Detta för att så få ändringar som möjligt skall behöva göras efter det att verkliga tester har genomförts.

7.4.1 Hjulupphängning

I detta kapitel behandlas detaljutvecklingen av de komponenter som ingår i hjulupphängningen. Distanser, brickor och lagerbussningar nämns inte i detalj.

Allmänna designvillkor och resonemang

Oförutsedda situationer såsom främmande föremål på vägbanan och stora hål är att betrakta som olyckor om de körs på. Kompromisser måste göras då vi omöjligt kan dimensionera släpet att hålla för precis alla former av olyckor och samtidigt behålla en någorlunda rimlig olastad vikt på släpet. Det är naturligtvis önskvärt att minimera risken för personskador, varför släpet måste hålla för ett värsta fall som vi anser rimligt. Vid extremfall kan vi anta att både förare och motorcykel går i backen till följd av att man kört på ett främmande föremål i vägbanan. I de hastigheter det då rör sig om är det antagligen ointressant om släpet höll eller inte ty föraren och motorcykeln gjorde det antagligen inte.

Att släpet skadas och tar upp delar av den energi som uppstår är kanske till och med bättre än att denna energi överförs till motorcykeln och föraren med omkullkörning som följd.

Måttsättning har främst skett utifrån hållfasthetssynpunkt, men en viktig faktor är också att konstruktionen för ögat ser gedigen och pålitlig ut. Aluminium är ett ganska starkt material vilket gör att en ”optimal” konstruktion ur vikt/hållfasthets‐synpunkt för ögat ser klen ut. Kunden måste känna sig trygg med produkten och i många fall har detta inneburit att säkerheten mot brott är mycket hög då extra material lagts på för att skapa rätt synintryck.

(37)

För att ha något att dimensionera efter så togs en teoretisk modell fram som bygger på ett värsta‐fall‐ scenario där ett farthinder körs på med sådan hastighet att det orsakar genomslag i däck och fjädringen inte hinner ta upp något av denna kraft. Den teoretiska modellen kan ses i Bilaga 7. Tabell 2 ‐ Sammanfattning av resultatet från undersökningen av krafter på hjulupphängningen DÄCKTRYCK (KG/CM2) VERTIKAL KRAFT (N) FJÄDERKONSTANT (N/MM) VERTKAL ACCELERATION (M/S2)

HORISONTELL HASTIGHET VID GENOMSLAG (KM/H) 1 1,5 4798 66,64 1066 44 2 2,5 7996 111,06 1777 57,6 3 3,5 11195 155,49 2488 68,22 Vi valde att dimensionera utefter fall 2, se Tabell 2. Den vertikala kraften som då verkar på hjulaxeln är då ca 8kN. Beroenden Figur 34 illustrerar hur komponenterna i hjulupphängningen är beroende av varandra och hur måtten hos en komponent styr en annan. Bottenplattan (grönmarkerad i figuren) tillhör ett annat system. Figur 34 ‐ Beroenden i hjulupphängning

(38)

Fjädring Ett av kraven från uppdragsgivaren var att släpets hjulupphängning skulle vara gummifjädrat för ökad komfort och även om det skulle visa sig ha liten påverkan på komforten så är det fortfarande ett bra säljargument att kunna påvisa att släpet faktiskt är fjädrat. Som referens till att ta fram en passande fjädring har vi använt det tillvägagångssätt som Julian Edgar beskriver i sin artikel (Julian, 2006) där han utreder vilken fjädring som är bäst lämpad för en trehjulig cykelliknande konstruktion. I sin artikel utgår han ifrån att den mänskliga kroppen föredrar egensvängningar på 1Hz. Det skall dock poängteras att detta är när användaren befinner sig ”ovanpå” systemen som till exempel i sadeln på en cykel eller i sätet på en bil. Exakt vilka störningar som kan tänkas föras över ifrån ett släp som dras bakom en motorcykel är dock svåra att förutse. Övergången mellan släp och dragfordon är ledad varför man skulle kunna anta att även om släpet studsar ganska livligt bakom motorcykeln så överförs inte mycket av dessa rörelser till dragfordonet. Det är emellertid önskvärt att minimera dessa störningar och därför kommer vi välja den fjäder som ger en egensvängningsfrekvens så nära 1Hz som möjligt.

På begäran från uppdragsgivaren har vi tittat närmare på cylinderformade gummifjädrar och dessa finns i en uppsjö av varianter med hänsyn på mått och gummihårdhet, se Figur 35. Figur 35 – Gummifjädrar (Direct Industries 2009‐04‐23) Fjäderns höjd sattes till 50mm, detta för att passa ihop med länkarm och chassifäste. Detta mått kan inte så lätt ändras eftersom det skulle innebära förändringar på gjutmodellerna eller efterbearbetningen. Detta innebär att gummiblandningen och eller fjäderns diameter är de variabler vi kan påverka.

För att ta reda på vilken hårdhet fjädern behöver för att få önskvärd egensvängningsfrekvens gjorde vi ett test där vi med en hydraulpress lade en last på fjädrarna och mätte deformationen.

(39)

Detta test med resultat och slutsatser kan läsas i sin helhet i Bilaga 8, men sammanfattningsvis kunde vi konstatera att en mjukare gummiblandning ger en lägre egensvängningsfrekvens och av de tre olika fjädrar vi fick tillgång till är det just den mjukare vi rekommenderar att användas på prototypen och den testserie som skall tas fram. En annan sak vi kunde konstatera är att det inte är möjligt att komma ner till så låga frekvenser som 1Hz. För att göra det skulle det behövas en mycket längre fjädringsväg, så pass lång att en cylindrisk gummifjäder inte längre skulle vara lämplig eftersom det finns risk för knäckning om inte någon form av styrning läggs till. Alternativt skulle man kunna använda en mycket mjukare gummiblandning. Problemet då blir istället att fjädringen skulle komprimeras alldeles för mycket av släpets egenvikt. ”Any suspension system at all (even one using just tire and frame flex) will be better than nothing….” (Julian, 2006) Fäste

Fästet var nog den del som under utvecklingen genomgick minst antal stora förändringar. För att använda så få gjutformar som möjligt gjorde vi dock formen mer symmetrisk för att fästet skulle kunna användas på båda sidor om släpet i både enhjuligt och tvåhjuligt utförande, se Figur 36 och Figur 37 för jämförelse. Figur 36 ‐ Fäste före _{Figur 37 ‐ Fäste efter} Tester på denna komponent gjordes ihop med resten av delarna i hjulupphängningen. Det man kunde se var att spänningarna i denna komponent aldrig blev särskilt höga därför kunde måtten på denna detalj styras av de mer kritiska delarna såsom till exempel länkarmen. Den stora radien är menad att passa direkt mot avrundningen i släpets bottenplatta enligt Figur 28.

(40)

Den stora radien medför en hel del onödigt gods. För att spara vikt lades slutligen en ursparning till, se Figur 38. Figur 38 ‐ Ursparning Länkarm När vi utvecklade länkarmen utgick vi från den första CAD‐modellen som presenterades i Figur 27

För att få ner egensvängningsfrekvenserna i fjädringen behövs i regel en längre fjädringsväg. Här var vi dock tvungna att kompromissa eftersom längre hävarmar också innebär högre moment. För att förlänga fjädringsvägen utan att skapa för stora moment fick länkarmen en 30‐graders lutning, Figur 39.

Med längre fjädringsväg menas här avståndet som hjulet rör sig i förhållande till fjäderns komprimering.

För att samma gjutmodell skulle kunna användas på båda sidor om släpet speglades vertikalstaget längs horisontalplanet. Beroende på vilken sida länkarmen sen skall sitta så kapas det ena staget helt enkelt bort efter gjutning, se Figur 40.

Godstjockleken bestämdes med hjälp av CosmosWorks. Genom att utföra statiska tester med det värsta fallet 8kN, se Tabell 2, som utgångspunkt kunde vi se var de största spänningarna uppstod och utifrån detta ta bort eller lägga till material där det var nödvändigt.

Samma länkarmar används i både tvåhjuligt och enhjuligt utförande med vissa skillnader. Dessa skillnader beror på hjulaxlarnas utformning och berörs i kapitlen om hjulaxlarna. Figur 39 ‐ Länkarm med vinkel Figur 40 ‐ Länkarm med vinkel och spegling